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Um novo estudo está fornecendo um exame sem precedentes da perda de oxigênio em recifes de corais ao redor do mundo sob o aquecimento dos oceanos. Liderado por pesquisadores da Scripps Institution of Oceanography da UC San Diego e uma grande equipe de colegas nacionais e internacionais, o estudo captura o estado atual de hipóxia – ou baixos níveis de oxigênio – em 32 locais diferentes e revela que a hipóxia já é generalizada em muitos recifes.
O declínio geral do conteúdo de oxigênio nos oceanos e águas costeiras do mundo – um processo conhecido como desoxigenação oceânica – foi bem documentado, mas a hipóxia nos recifes de coral foi relativamente pouco explorada. Prevê-se que a perda de oxigênio no oceano ameace os ecossistemas marinhos globalmente, embora sejam necessárias mais pesquisas para entender melhor os impactos biológicos nos corais tropicais e recifes de corais.
O estudo, publicado em 16 de março na revista Natureza Mudanças Climáticas, é o primeiro a documentar as condições de oxigênio em ecossistemas de recifes de corais nessa escala.
“Este estudo é único porque nosso laboratório trabalhou com vários colaboradores para compilar este conjunto de dados de oxigênio global especialmente focado em recifes de corais – ninguém realmente fez isso em escala global antes com este número de conjuntos de dados”, disse o cientista marinho Ariel Pezner , agora um pós-doutorando na Smithsonian Marine Station, na Flórida. “Ficamos surpresos ao descobrir que muitos recifes de corais já estão experimentando o que definiríamos como hipóxia hoje nas condições atuais”.
Os autores descobriram que baixos níveis de oxigênio já estão acontecendo em alguns habitats de recife agora, e espera-se que piorem se as temperaturas do oceano continuarem a aquecer devido às mudanças climáticas. Eles também usaram modelos de quatro cenários diferentes de mudança climática para mostrar que o aquecimento e a desoxigenação projetados do oceano aumentarão substancialmente a duração, a intensidade e a gravidade da hipóxia nos recifes de coral até o ano 2100.
A análise foi conduzida por Pezner enquanto ela era estudante de doutorado na Scripps Oceanography, onde trabalhou no laboratório Scripps Coastal and Open Ocean BiogeochemistrY Research (SCOOBY) ao lado do biogeoquímico Andreas Andersson.
Pezner e seus colegas usaram dados de sensores autônomos para explorar a variabilidade de oxigênio e a exposição à hipóxia em 32 locais de recifes diversos em 12 locais nas águas do Japão, Havaí, Panamá, Palmyra, Taiwan e outros lugares. Muitos dos conjuntos de dados foram coletados usando sensores SeapHOx, instrumentos originalmente desenvolvidos pelo laboratório do pesquisador de Oceanografia Scripps, Todd Martz. Esses e outros sensores autônomos foram implantados em diferentes habitats de recifes de corais, onde mediram temperatura, salinidade, pH e níveis de oxigênio a cada 30 minutos.
O laboratório SCOOBY e seus parceiros coletaram a maioria dos dados em um esforço para caracterizar a química da água do mar e o metabolismo dos recifes em diferentes ambientes de recifes de corais. Os parceiros internacionais foram fundamentais para facilitar a logística de pesquisa e o acesso a muitos locais de estudo. Vários colaboradores também compartilharam dados de seus próprios estudos. Na Scripps Oceanography, o Martz Lab, o Smith Lab e o Tresguerres Lab fizeram contribuições significativas para o estudo.
Historicamente, a hipóxia tem sido definida por um corte de concentração muito específico de oxigênio na água – menos de dois miligramas de oxigênio por litro – um limite que foi determinado na década de 1950. Os pesquisadores observam que um limiar universal pode não ser aplicável a todos os ambientes ou todos os recifes ou todos os ecossistemas, e exploraram a possibilidade de quatro diferentes limiares de hipóxia: fraco (5 mg/L), leve (4 mg/L), moderado ( 3 mg/L) e hipóxia grave (2 mg/L).
Com base nesses limites, eles descobriram que mais de 84% dos recifes neste estudo experimentaram hipóxia “fraca a moderada” e 13% experimentaram hipóxia “grave” em algum momento durante o período de coleta de dados.
Como os pesquisadores esperavam, o oxigênio era mais baixo no início da manhã em todos os locais e mais alto no meio da tarde, como resultado da respiração noturna e da fotossíntese diurna, respectivamente. Durante o dia, quando os produtores primários do recife recebem luz solar, eles fotossintetizam e produzem oxigênio, disse Pezner. Mas à noite, quando não há luz solar, não há produção de oxigênio e tudo no recife está respirando – inspirando oxigênio e expirando dióxido de carbono – resultando em um ambiente menos oxigenado e, às vezes, em um mergulho na hipóxia.
Este é um processo normal, disse Andersson, autor sênior do estudo, mas à medida que a temperatura do oceano aumenta, a água do mar pode reter menos oxigênio, enquanto a demanda biológica por oxigênio aumenta, exacerbando essa hipóxia noturna.
“Imagine que você é uma pessoa acostumada com as condições do nível do mar e, todas as noites, precisa ir dormir em algum lugar nas Montanhas Rochosas, onde o ar tem menos oxigênio. Isso é semelhante ao que esses corais estão experimentando em durante a noite e no início da manhã, quando experimentam hipóxia”, disse Andersson. “E no futuro, se a duração e a intensidade desses eventos hipóxicos piorarem, pode ser como dormir no Monte Everest todas as noites.”
Os pesquisadores descobriram que, à medida que as temperaturas globais continuam a subir e as ondas de calor marinhas se tornam mais frequentes e severas, é provável que as condições de baixo oxigênio nos recifes de coral se tornem mais comuns. Usando projeções adotadas de modelos climáticos, a equipe calculou que até o ano 2100, o número total de observações hipóxicas nesses recifes aumentará em todos os cenários de aquecimento, variando de um aumento de 13 a 42% em um cenário para 97 a 287% em um cenário mais extremo em relação ao agora.
Os pesquisadores disseram que medições contínuas e adicionais de oxigênio em recifes de corais em diferentes estações e escalas de tempo mais longas serão “imperativas” para estabelecer condições de linha de base, rastrear possíveis eventos hipóxicos e prever melhor os impactos futuros na ecologia, saúde e função dos recifes.
“As condições básicas de oxigênio variaram amplamente entre nossos habitats de recife, sugerindo que uma definição singular de ‘hipóxia’ pode não ser razoável para todos os ambientes”, disse Pezner. “Determinar quais limites são relevantes será importante para fazer previsões sobre como os recifes podem mudar sob o aquecimento e a perda de oxigênio”.
Esta pesquisa foi financiada principalmente pela National Science Foundation, e os estudos de pós-graduação de Pezner foram apoiados pela National Science Foundation Graduate Research Fellowship e por um Prêmio Internacional de Acadêmicos da Philanthropic Educational Organization (PEO).
Este estudo envolveu um total de 22 autores representando 14 diferentes organizações de pesquisa e universidades, incluindo UC San Diego; Universidade de Porto Rico em Mayaguez; Centro de Ciências Pesqueiras das Ilhas do Pacífico NOAA; Universidade Nacional do Oceano de Taiwan; Universidade do Sul da Geórgia; Universidade de Montana; Instituto de Pesquisa Tropical Smithsonian; Universidade Nacional Sun Yat-sen; Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa; Associação de Educação do Mar; Instituto de Pesquisa do Aquário da Baía de Monterey; Universidade Nacional de Taiwan; e o US Geological Survey.
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